Structure des métaux non ferreux, types, caractéristiques



Le métaux non ferreux ce sont tous ceux qui manquent ou qui ont des quantités négligeables de fer. Celles-ci, dans des proportions de masse différentes, sont utilisées pour créer des alliages présentant de meilleures propriétés physiques que les métaux individuels.

Ainsi, ses structures cristallines et ses interactions métalliques sont la pierre angulaire des applications des alliages non ferreux. Cependant, ces métaux purs sont moins utilisés car ils sont très sensibles et réactifs. Pour cette raison, ils fonctionnent mieux comme base et additif pour les alliages.

Le bronze est un alliage non ferreux; Il s'agit principalement d'un mélange d'or de cuivre et d'étain (statue dans l'image ci-dessus). Le cuivre de l'alliage est oxydé et forme du CuO, un composé qui noircit sa surface dorée. Dans les environnements humides, le CuO hydrate et absorbe le dioxyde de carbone et les sels pour former des composés bleu-vert.

Par exemple, la Statue de la Liberté est recouverte de couches de carbonates de cuivre (CuCO3) connue sous le nom de patine. En général, tous les métaux sont oxydés. En fonction de la stabilité de leurs oxydes, ils protègent plus ou moins les alliages contre la corrosion et les facteurs externes.

Index

  • 1 structure
    • 1.1 compact hexagonal (hcp)
    • 1.2 Cubic compact (ccp)
    • 1.3 Cubique centré sur le corps (cci)
  • 2 types
  • 3 Caractéristiques et propriétés
  • 4 exemples
    • 4.1 Cuivre
    • 4.2 Aluminium
    • 4.3 Zinc et magnésium
    • 4.4 Titane
    • 4.5 Superalements
  • 5 références

Structure

Le fer n'est que l'un des métaux dans la nature, de sorte que les structures et les alliages des métaux non ferreux sont plus diversifiés.

Cependant, dans des conditions normales, la plupart des métaux ont trois structures cristallines établies par leurs liaisons métalliques: hexagonal compact (hcp), cubique compact (ccp) et centré cubique dans le corps (ccc).

Hexagonal compact (hcp)

Dans cette structure, les atomes métalliques sont emballés sous la forme d'un prisme hexagonal, profitant ainsi de tous les espaces.

De toutes les structures, c'est le plus dense, donc on peut s'attendre à ce que les métaux soient les mêmes. En cela, tous les atomes sont entourés de douze voisins.

Des exemples

- Titane (Ti).

- Zinc (Zn).

- magnésium (Mg).

- Cadmium (Cd).

- Cobalt (Co).

- Rutenio (Ru).

- Osmio (Os).

- Métaux alcalino-terreux (à l'exception du baryum et du francium).

Cubique compact (ccp)

Cette structure cristalline est moins dense que le hcp et chaque atome est entouré de douze voisins.

Ici, les interstices (espaces vides) sont plus grands que dans le cas de hcp, donc ces métaux peuvent contenir dans ces molécules et petits atomes (tels que l’hydrogène moléculaire, H2).

Des exemples

- Aluminium (Al).

- Nickel (Ni).

- argent (Ag).

- Cuivre (Cu).

- or (Au).

- Rhodium (Rh).

- Iridium (Go).

Cubique centré sur le corps (cc)

Parmi les trois structures, celle-ci est la moins dense et la plus compacte, en même temps celle qui présente les interstices de plus grands volumes.

Par conséquent, il s'adapte plus facilement aux petites molécules et aux atomes. De même, dans ce cube, chaque atome est entouré de huit voisins.

Des exemples

- Vanadio (V).

- Niobium (Nb).

- chrome (Cr).

- métaux alcalins.

- Tungstène (W).

En outre, il existe d’autres structures, telles que le cubique simple et d’autres plus complexes, qui consistent en des arrangements moins denses ou déformés des trois premiers. Cependant, les structures cristallines ci-dessus ne s'appliquent qu'aux métaux purs.

Dans des conditions d'impuretés, de pression et de température élevées, ces dispositions sont déformées et, lorsqu'elles sont des composants d'un alliage, elles interagissent avec d'autres métaux pour générer de nouvelles structures métalliques.

En fait, la connaissance et la manipulation exactes de ces dispositions permettent de concevoir et d’élaborer des alliages dont les propriétés physiques sont recherchées dans un but précis.

Types

En termes très généraux, les métaux non ferreux peuvent être classés en trois types: lourds (plomb), légers (cuivre et aluminium) et ultralégers (magnésium). Celles-ci sont à leur tour divisées en deux sous-classes: celles à point de fusion moyen et celles à point de fusion élevé.

D'autres types de métaux non ferreux correspondent à des métaux nobles (ou précieux). Des exemples de ceux-ci sont les métaux avec des structures ccp (à l'exception de l'aluminium, du nickel et autres).

De même, les métaux des terres rares sont considérés comme non ferreux (cérium, samarium, scandium, yttrium, thulium, gadolinium, etc.). Enfin, les métaux radioactifs sont également considérés comme non ferreux (polonium, plutonium, radium, francium, astatine, radon, etc.).

Caractéristiques et propriétés

Bien que les caractéristiques et les propriétés des métaux varient dans leurs états purs et dans les alliages, ils présentent des généralités qui les différencient des métaux ferreux:

- Ils sont malléables et excellents conducteurs électriques et thermiques.

- Ils sont moins affectés par les traitements thermiques.

- Ils ont une plus grande résistance à l'oxydation et à la corrosion.

- Ils ne présentent pas autant de paramagnétisme, ce qui leur permet d’être des matériaux utilisés pour des applications électroniques.

- Ses processus de fabrication sont plus faciles, notamment la coulée, le soudage, le forgeage et le laminage.

- Ils ont des colorations plus attrayantes, ils trouvent donc des utilisations comme éléments décoratifs; De plus, ils sont moins denses.

Certains de ses inconvénients par rapport aux métaux ferreux sont: une faible résistance, des coûts élevés, des exigences plus faibles et une plus grande abondance minéralogique.

Des exemples

Dans l'industrie métallurgique, il existe de nombreuses options dans la fabrication de métaux et d'alliages non ferreux; les plus courants sont les suivants: cuivre, aluminium, zinc, magnésium, titane et superalliages à base de nickel.

Cuivre

Le cuivre a été utilisé pour une grande variété d'applications en raison de ses propriétés avantageuses, telles que ses conductivités thermique et électrique élevées.

Il est résistant, malléable et ductile, de sorte que de nombreuses conceptions pratiques peuvent être obtenues: des tuyaux aux pots et aux pièces de monnaie. Il a également été utilisé pour renforcer la quille des bateaux et trouve une grande utilité dans l'industrie électrique.

Bien qu'à l'état pur il soit très doux, ses alliages (entre ces laiton et bronze) sont plus résistants et protégés par des couches de Cu2O (oxyde rougeâtre).

En aluminium

C'est un métal considéré comme léger en raison de sa faible densité; Il possède une conductivité thermique et électrique élevée et résiste à la corrosion grâce au revêtement Al2O3 qui protège sa surface.

Compte tenu de ses propriétés, il s’agit d’un métal idéal, notamment dans l’aéronautique, l’automobile et la construction, entre autres.

Zinc et magnésium

Les alliages de zinc (tels que KAYEM, avec 4% d'aluminium et 3% de cuivre en masse) sont utilisés pour la fabrication de pièces moulées complexes. Il est destiné aux travaux de construction et d'ingénierie.

Dans le cas du magnésium, ses alliages ont des applications architecturales, ainsi que des boîtiers de bicyclettes, des parapets de pont et des structures soudées.

Il est également utilisé dans l'industrie aérospatiale, dans les machines à grande vitesse et dans les équipements de transport.

Titane

Le titane forme des alliages légèrement légers. Ils sont super résistants et protégés contre la corrosion par une couche de TiO2. Son extraction est coûteuse et sa structure cristalline est supérieure à 882 ° C.

De plus, il est biocompatible et peut donc être utilisé comme matériau pour les prothèses et les implants médicaux. De plus, le titane et ses alliages sont présents dans les machines, la marine, les composants de jets et les réacteurs chimiques.

Superalliages

Les superalliages sont des phases solides très résistantes composées de nickel (comme métal de base) ou de cobalt.

Ils sont utilisés comme ailettes dans les turbines et les moteurs d'avion, dans les matériaux destinés aux réacteurs qui résistent à des réactions chimiques agressives et dans les équipements d'échangeurs de chaleur.

Références

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